Электростатика, постоянный электрический ток, магнетизм сборник заданий по физике (стр. 16 )

2.5.8. К цилиндру длиной L и поперечным сечением S, выполненному из проводящего материала удельной проводимостью д, подведено напряжение U. Какой ток течёт через сечение цилиндра и каково его сопротивление?

2.5.9. Сила тока в цепи изменяется по закону  , где I0=10 А. Определите количество теплоты, выделившееся в проводнике сопротивлением 10 Ом за время, равное четверти периода. Период равен 10 с.

2.5.10. Сила тока I в проводнике меняется со временем t согласно уравнению
I = 8 + 4⋅t, где I выражено в амперах, а t - в секундах. 1) Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за промежуток времени от t1 = 2 c до t2 = 6 с? 2) При какой силе постоянного тока через поперечное сечение проводника за это же время проходит равное количество электричества?

2.5.11. По медной проволоке сечением 5∙10-6 м2 и при  температуре 320 К проходит ток 1,5 А. Считая, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости и что электронный газ подчиняется распределению Максвелла, определите, во сколько раз отличаются средние скорости теплового движения свободных электронов от скорости их упорядоченного движения.

2.5.12. Считая свободные электроны металла идеальным газом, определите коэффициент теплопроводности серебра при температуре 300 К. Удельное сопротивление серебра при этой температуре 1,7∙10-8 Ом∙м.

2.5.13. Напряжение на концах проводника сопротивлением 5 Ом за 0,5 с равномерно возрастает от 0 В до 20 В. Определите заряд, который пройдет по проводнику за это время.

2.5.14. Определите ток утечки в плоском  конденсаторе, если электростатическое поле между его обкладками равно 10 кВ/м, площадь обкладок 100 см2, удельная проводимость диэлектрика 10-10 Ом-1⋅м-1.

2.5.15. Угольный стержень соединён последовательно с железным стержнем такой же толщины. При каком соотношение между длинами стержней их общее сопротивление не зависит от температуры? Удельные сопротивления и температурные коэффициенты сопротивления железа и графита соответственно равны: 98∙10-9 Ом∙м и 3900∙109 Ом∙м, 6,2∙10-3 и - 0,8∙10-3 град-1.

2.5.16. В медном проводнике сечением 4мм2 и длиной 10 м течет ток. За 3 мин в нем выделяется 36 Дж теплоты. Определите напряженность поля, плотность и силу тока в проводнике.

2.5.17. Электрическая цепь составлена из трёх проводников одинаковой длины и одного материала сечениями 1 , 2  и 3мм2. Разность потенциалов на концах цепи 22 В. Определите падение напряжения на каждом проводнике при их последовательном соединении.

2.5.18. Два металлических шара диаметром 0,2 м опущены на изолированных кабелях в океан на большую глубину. Расстояние между центрами шаров 250 м, удельная электропроводимость морской воды 4 Ом·м. Определите сопротивление цепи при подключении источника к концам кабелей, оставшихся на поверхности воды. Сопротивление кабелей не учитывать.

2.5.19. Найдите падение потенциала U  на медном проводе длиной L = 500 м и диаметром  d = 2 мм, если ток в нем I = 2 A.

2.5.20. К амперметру  подключены два шунта (добавочные сопротивления) (см. рис.). Шкала амперметра содержит 100 делений. Если амперметр включить в цепь через клеммы 1-2, цена деления шкалы его будет 0,01 А/дел, если через клеммы 2-3  - цена деления будет 0,02 А/дел. Какой ток можно измерять амперметром, подключив его к клеммам 1-3?

2.5.21. Имеется прибор сопротивлением 100 Ом, с ценой деления 1 мкА, шкала которого имеет 100 делений. Как из него сделать амперметр для измерения тока до 1 А?

2.5.22. Амперметр сопротивлением 0,2 Ом зашунтирован сопротивлением 0,06 Ом. Определите силу тока во внешней цепи, если ток через амперметр 10 А.

2.5.23. Сколько витков нихромовой проволоки диаметром 1 мм надо намотать, в один слой, на фарфоровый цилиндр радиусом  2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением 40 Ом?

2.5.24. Сопротивление вольфрамовой нити накала электрической лампочки при 20°С равно 35,8 Ом. Определите температуру нити лампочки, если при включении в сеть напряжением 120 В по нити идет ток 0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама равен 4,6⋅10-3 К-1.

2.5.25. Реостат из железной проволоки, миллиамперметр, и генератор тока включены последовательно. Сопротивление реостата при 0°С равно 120 Ом, сопротивление миллиамперметра 20 Ом. Миллиамперметр показывает 22 мА. Что будет показывать миллиамперметр, если реостат нагреется на 50°? Температурный коэффициент сопротивления железа 6⋅10-3 К-1. Сопротивлением генератора пренебречь.

2.5.26. Обмотка катушки из медной проволоки при температуре 14 °С имеет сопротивление 10 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равно 12,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди равен 4,15⋅10-3 К-1.

2.5.27. На сколько изменится сопротивление телеграфной линии при переходе от зимы (-300С) к лету (+300С), если она проложена железным проводом длиной (зимой)  100 км? Удельное сопротивление железа 8,7⋅10-6 Ом⋅см, температурный коэффициент сопротивления 6⋅10-3 К-1. Изменится ли результат, если учесть удлинение провода? Коэффициент линейного расширения железа 12⋅10-6 К-1.

2.5.28. Вольтметр сопротивлением 1500 Ом рассчитан для измерения напряжения не выше 30 В. Какое добавочное сопротивление нужно присоединить к вольтметру, чтобы им можно было измерить напряжение 300 В.

2.5.29. Имеется некоторое число одинаковых сопротивлений 10 Ом. Сколько потребуется сопротивлений и как их нужно соединить (нарисуйте схему), чтобы эквивалентное сопротивление было равно 6 Ом?

2.5.30. Определите, какой силы ток возникает в электрической лампе, работающей под напряжением 220 В, если ее вольфрамовая нить нагревается до 2000 ◦С? Сопротивление нити при 20 ◦С равно 40 Ом.

2.5.31. Замкнутая  цепь содержит сопротивление 10 Ом и источник с ЭДС равной 1 В. К ней параллельно подключаются  три участка цепи, имеющих  сопротивления и ЭДС, увеличенные соответственно в 2,3 и 4 раза (20 Ом-2 В, 30 Ом-3 В и т. д.). Определите токи на этих участках цепи, если “плюс” первого источника соединен с ”минусом” второго, ”плюсом” третьего и “минусом” четвертого.

2.5.32. Какое внешнее сопротивление необходимо подключить к источнику постоянного тока с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением , чтобы выделяемая на нем тепловая мощность  была максимальной?

2.5.33. Элемент, с ЭДС равной 1,1 В и внутренним сопротивлением Ом, замкнут на внешнее сопротивление Ом. Определите ток в цепи, падение потенциала во внешней цепи и падение потенциала внутри элемента. С каким КПД работает элемент?

2.5.34. Элемент с ЭДС равной 2 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление. Определите падение потенциала внутри элемента при силе тока в цепи 0,25 А и внешнее сопротивление R цепи при этих условиях?

2.5.35. ЭДС элемента 6 В. При внешнем сопротивлении Ом сила тока  в цепи равняется 3 А. Определите падение потенциала внутри элемента и его внутреннее сопротивление .

2.5.36. В лаборатории, удаленной от генератора на расстоянии L = 100 м, включили электрический нагревательный прибор, потребляющий ток I = 10 А. Определите, на сколько понизилось напряжение U на зажимах электрической лампочки, горящей в этой лаборатории, если сечение медных подводящих проводов S = 5 мм2?

2.5.37. Элемент с ЭДС  равной 1,6 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление. Определите КПД элемента при силе тока в цепи 2,4 А.

2.5.38. Элемент, сопротивление и амперметр включены в цепь последовательно. Элемент имеет ЭДС 2 В и внутреннее сопротивление r = 0,4 Ом. Амперметр показывает ток I = 1 A. Определите КПД элемента.

2.5.39. Найдите напряжение, которое покажет вольтметр, включенный в схему так, как показано на рисунке. ЭДС источников тока и их внутренние сопротивления равны соответственно ε1 , r1 и ε2, r2. Сопротивление нагрузки равно R.

2.5.40. Найдите напряжение, которое покажет высокоомный вольтметр, включенный в схему так, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов R1, R2, R3 и R4 и напряжение U0 известны.

2.5.41. Определите падение потенциала на сопротивлениях R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и  R3 = 4 Ом (см. рисунок), если амперметр показывает силу тока 3 А. Найдите силу тока, текущего через сопротивления R2 и R3.

2.5.42. ЭДС батареи 12 В. При силе тока 4 А к. п.д. батареи равно 0,8. Определите внутреннее сопротивление батареи.

2.5.43. Под конец зарядки батареи аккумуляторов током силой 5 А присоединённый к ней вольтметр показывал напряжение 6,5 В. В начале разрядки той же батареи током силой 6 А вольтметр показывал напряжение 5,2 В. Пренебрегая током, проходящим через вольтметр, определите ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

2.5.44. Вольтметр, соединённый последовательно с сопротивлением 10000 Ом, показывает напряжение 75 В, а соединённый последовательно с неизвестным сопротивлением  15 В. Определите это сопротивление, если внешнее напряжение 120 В.